2021-03-09
Eftermiddag, den 11 mars 2011. Klockan är kvart i tre och i staden Kashiwa, drygt 200 km från Fukushima-prefekturen, pågår en internationell konferens inom seismologi. Det är fredag och konferensen går mot sitt slut. Ungefär en minut senare, klockan 14:46, börjar golvet skaka i konferensrummet. Deltagarna börjar först skratta, jordbävningar är vanliga och den här är den tredje på en vecka. Sedan tittar de på klockan.
Bland seismologer är det väl känt att längden på en jordbävning kan användas för att uppskatta dess magnitud. Jordbävningen utanför Port-au-Prince i Haiti år 2010, som dödade runt 160 000 människor, pågick i 30 sekunder och uppgick till magnitud 7,0. En jordbävning som pågår i en minut motsvarar en magnitud strax under åtta, två minuter strax över magnitud åtta och vid tre minuter nästan nio. Längre än fyra minuter motsvarar magnitud 9,0. Eftersom skalan är logaritmisk innebär varje ökning av magnituden med ett steg att amplituden ökar med en faktor tio, motsvarande 32 gånger mer frigjord energi. En ökning med 0,2 i magnitud motsvarar en fördubbling av den frigjorda energin.
Efter en och en halv minut reser sig alla på konferensen och går ut på gatan. Marken skakar mycket märkbart och det låter från gatan, från träden i närheten och från byggnaderna. Två minuter passerar. Flaggstolpen på byggnadens tak svingar fram och tillbaka i en fyrtio graders båge. Byggnaden de befunnit sig i har en seismiskt isolerad grund så att byggnaden kan röra sig. Den rör sig märkbart och skakar ungefär en halvmeter fram och tillbaka.
Mer än tre minuter har gått sedan jordbävningen startade. Personerna på gatan tittar på varandra i ett slags förtjusning. De bevittnar nämligen seismologisk historia. När fyra minuter passerat står det klart att jordbävningen som pågår är den kraftigaste som uppmätts i Japans historia. Exakt hur stark är oklart och nu övergår förtjusningen till förskräckelse. Alla seismologer på gatan vet vad som väntar.
Vattnet kommer
Jordbävningen utanför den japanska Tohoku-regionens kust skulle senare komma att fastställas till magnitud 9,1. Det är den kraftigaste jordbävningen som registrerats i Japan och den fjärde kraftigaste som registrerats överhuvudtaget. Delar av Japan har flyttats två och en halv meter österut och den japanska östkusten har sjunkit med 60 centimeter. Mellan kusten och jordbävningens epicentrum, 70 km öster om Japan, har havsbotten rört sig en halvmeter i öst-sydöstlig riktning samtidigt som den rest sig sju meter uppåt.
En knapp halvtimme efter att skakningarna först startat kommer vattnet. En tsunami, omkring tio meter hög, sköljer in över land. Lokalt pressas vattnet högre än 40 meter och på vissa ställen kommer tsunamin i flera vågor.
Tsunamibarriärerna i städerna längs japans nordöstra kust är alldeles för låga och översvämmas när tsunamin drar in. Skadorna på bebyggelsen är mycket omfattande. Över en miljon byggnader kollapsar eller skadas. Totalt omkommer 16 000 människor av jordbävningen och den efterföljande tsunamin och 6 000 människor skadas.
Förödelse vid Fukushima Daiichi
När marken börjar skaka i jordbävningen snabbstoppas tre av de sex kokvattenreaktorerna vid kärnkraftverket automatiskt. De övriga reaktorerna var redan avställda för underhåll. Fukushima Daiichi, eller Fukushima I, klarar jordbävningen väl trots att den var kraftigare än vad reaktorerna utformats för att klara av. Det yttre elnätet har slagits ut redan en minut efter att jordbävningen började, men reservkraftsdieslarna har startat och resteffektkylningen fungerar som den ska.
Tsunamibarriären var konstruerad för att kunna stå emot tsunamis med en våghöjd upp till 5,7 meter. Den första tsunamin som når land vid Fukushima når knappt 5 meters höjd. Strax därefter, en knapp timme efter jordbävningen kommer en andra, betydligt större våg. Vågen når en höjd på 14 meter och översvämmar tsunamibarriären och kraftverkets markplan som ligger tio meter över havet.
Vattnet står nu fyra till fem meter högt omkring reaktorbyggnaderna. All växelström slås ut för block 1–4 när nödkraftdieslarna översvämmas. Vid block 1, 2 och 4 slås även det batterisäkrade nätet ut av översvämningen. Ångdrivna pumpar går igång vid reaktorerna 2 och 3. Vid reaktor 6 finns två luftkylda reservkraftdieslar som förser reaktor 5 och 6 med växelström och kylning. Härden i reaktor fyra var urladdad och hade alltså ett betydligt mindre behov av kylning.
Till en början befaras bränslebassängerna vara allvarligt skadade, men så var inte fallet. Under de kommande timmarna och dygnen förlorar man gradvis förmågan till kylning.
När bränslets kapsling av zirkonium blir för varm reagerar den med vattnet runt omkring och vätgas frigörs. Genom de skadade inneslutningarna samt genom tryckavlastning av ånga läcker vätgas ut och ackumuleras i reaktorbyggnaden. Reaktorerna saknar de system för tryckavlastning som finns vid svenska kärnkraftverk. När vätgasen blandas med luft skapas explosiv knallgas som till slut exploderar. Det snabbaste förloppet sker i block 1, som inte har tillgång till någon reservkraft eller nödkylning, utan kyls genom inpumpning via brandbil. Under kvällen och natten till den tolfte mars smälter bränslet i block 1 och på eftermiddagen den tolfte sker en våldsam vätgasexplosion.
Under söndagen den trettonde börjar bränslet i block 3 smälta. På måndag förmiddag exploderar reaktorbyggnaden i en vätgasexplosion. Explosionen skadar även block 2, där de ångdrivna pumparna stoppar. Bränslet i reaktor 3 har nu börjat smälta och senare på kvällen börjar även bränslet i reaktor 2 smälta. På tisdagen inträffar en vätgasexplosion även i block 4, där vätgas läckt över från block 3. I slutändan har block 1, 2 och 3 drabbats av härdsmälta och vätgasexplosionerna i block 1, 3 och 4 har även skadat block 2.
Evakueringen
Redan på kvällen den 11 mars inleds en evakuering av människor inom 20 kilometer från kraftverket. Evakueringen utökas i april till att omfatta området nordväst om kraftverket. Alla som riskerar att få en förhöjd dos över 20 mSv, motsvarande ungefär sex års bakgrundsstrålning i Sverige, evakueras från sina hem. På många platser i världen är bakgrundsstrålningen högre än 20 mSv. I finska Pispala är till exempel dosen från bakgrundsstrålningen så hög som 35 mSv per år.
Evakueringen får mycket omfattande påverkan på människors liv. Över 2 200 dödsfall uppstår till följd av bristande rutiner vid evakuering från sjukhus, kardiovaskulära och metabola sjukdomar och problem med mental hälsa. Dessa bedöms vara orsakade av evakueringen och förändrade sociala levnadssituationer. Stigmatisering kopplat till strålning är ett omfattande problem i Japan, där människor från drabbade områden behandlas som smittsamma. Även mat och andra varor från regionen döms ut, trots stringenta strålningskontroller mot gränsvärden.
Röster höjs för snabbare återstarter efter kärnkraftsstopp
Även om olyckan vid Fukushima Daiichi främst drabbade Fukushima-prefekturen lokalt fick den också konsekvenser på andra håll. Vid tidpunkten för olyckan hade Japan 62 reaktorer, varav 42 var i drift. Efter olyckan stoppades samtliga japanska reaktorer för att därefter tas ur drift mellan 2011 och 2013, allteftersom de fick slut på bränsle. Kärnkraften stod 2010 för omkring 30 procent av japans elbehov och den japanska regeringen klubbade samma år igenom en energiplan för att öka denna andel till 50 procent tills år 2030. År 2014 producerades ingen el överhuvudtaget från kärnkraftverken.
Den japanska tillsynsmyndigheten har infört en lång rad nya säkerhetskrav och endast de reaktorer som uppfyller kraven får återstartas. Därtill ska den lokala regionen ge sitt godkännande, något som visat sig kunna utgöra en utmaning. Totalt finns 33 reaktorer med driftlicens, men reaktorerna måste först uppfylla de nya säkerhetskraven och få lokalt godkännande. Nio reaktorer har hittills återstartat och ytterligare 17 reaktorer har ansökt om tillstånd att återstartas. Utöver detta finns två reaktorer, Ohma och Shimane-3, som håller på att byggas.
År 2015 slog regeringen, ledd av Shinzo Abe, fast ett mål om att 20 till 22 procent av elen ska komma från kärnkraft år 2030. Målet ligger fast än idag, men för att kunna nå det krävs att fler reaktorer återstartar. Japan har även att mål om att minska koldioxidutsläppen med 26 procent till 2030. Enligt experter kräver det att åtminstone 27 reaktorer är tillbaka i drift.
Flera tunga namn höjer nu sina röster för snabbare återstarter, samt för att mer kärnkraft kan krävas för att säkerställa landets energiförsörjning och nå uppsatta utsläppsmål. Bland dessa röster finns företrädare för industrin, den japanska energiministern Hiroshi Kajiyama och den internationella energibyrån IEA. Även Dale Klein, tidigare chef för den amerikanska tillsynsmyndigheten NRC och chef för den grupp som granskade TEPCO efter haveriet i Fukushima Daiichi, har beklagat sig över den långsamma processen för att återstarta reaktorer.
Japans nuvarande tillsynsmyndighet, NRA, bildades i september 2012 till följd av olyckan. Myndigheten har infört flertalet nya krav, exempelvis på förstärkta reserv-kontrollrum. Det finns även krav på att åtgärderna ska genomföras inom fem år från att myndigheten godkänt tillståndshavarnas planer. Samtidigt kan det ta myndigheten tre år att ens utvärdera planerna innan de godkänns. I januari 2020 hade ansökningar för 15 av de totalt 33 reaktorerna behandlats. Ansökningar för ytterligare tio reaktorer höll fortfarande på att granskas och ingen ansökan har ännu skickats in för resterande åtta reaktorer.
Utmaningar och lärdomar från arbetet efteråt
Idag pågår arbetet med att tömma block 1 till 3 vid Fukushima Daiichi på allt bränsle. Den överlägset största utmaningen här är att plocka ut det smälta bränslet, så kallat corium. Totalt rör det sig om 900 ton bränsle fördelat på de tre reaktorerna. Med hjälp av robotar och så kallad myon-tomografi har man börjat lokalisera bränslet. Myon-tomografi kan beskrivas som ett slags röntgen i jätteformat, där kosmiska partiklar, myoner, som strålar in från rymden används för att skapa tredimensionella bilder. Metoden har även använts för att bland annat skanna pyramider i Egypten.
Utmaningen med att tömma bränslet består av flera delar, bland annat att man inte vet exakt var allt bränslematerial är, hur stabilt det är rent strukturellt eller hu man ska gå till väga för att hantera det. Bränslet är också mycket radioaktivt, vilket i sin tur skapar problem med elektronik. I sammanhanget utgör det dock en mindre utmaning. Hela arbetet beräknas ta mellan 30 och 40 år.
Hajimu Yamana är chef för Japans kompensations- och avvecklingsföretag. Han är en av flera bakom en ny rapport, Fukushima Daiichi Accident, Ten Years On – Progress, Lessons and Challenges, som släppts av OECD NEA. Trots utmaningarna säger Yamana att arbetet löper på smidigt.
Rapporten slår fast att olyckan var en konsekvens av genomgående institutionella brister, vilket förutom själva olyckan ledde till sviktande förtroende och väckte oro kring kärnkraft över hela världen. Den utvärderar också framsteg, lärdomar och utmaningar och ger ett antal rekommendationer inom nio områden – effektiv och balanserad tillsyn baserad på öppenhet och transparens, en systematisk helhetssyn på säkerhet, deltagande i internationell utveckling inom avveckling, planering av avfallshantering och -deponering, förbättringar kring ersättningspraxis, involvering av intressenter och kommunikation med dessa, erkännande av psykiska hälsoeffekter vid återbyggandet, möjligheter till ekonomisk uppbyggnad och slutligen kunskapshantering.
Förutom Fukushima Daiichi täcker rapporten även in påverkan i resten av världen. Olyckan har haft omfattande avtryck i olika länders energipolitik och inte minst i arbetet med kärnkraftsäkerhet. Oliver Gupta, chef för den franska tillsynsmyndigheten ASN och för den västeuropeiska föreningen för tillsynsmyndigheter, WENRA, konstaterar att den viktigaste lärdomen är behovet av motståndskraft både för anläggningar och organisationer.
Omfattande konsekvenser i resten av världen
Olyckan vid Fukushima Daiichi fick konsekvenser även i andra länder, allra tydligast i Tyskland. År 2010, året innan olyckan, hade Angela Merkel precis rivit upp det tidigare utfasningsbeslutet som fattats år 2000 av hennes företrädare, Gerhard Schröder.
Merkels beslut togs bland annat till följd av en dispyt mellan Belarus och Ryssland. Dispyten kulminerade när det ryska företaget Transneft slutade pumpa olja genom Druzhba-ledningen. Det eskalerade därigenom snabbt till en omfattande energikris eftersom ledningen försåg flera EU-länder med olja – däribland Tyskland, vars årliga oljekonsumtion till 20 procent täcktes av ledningen. Merkel motiverade själv beslutet att driva vidare reaktorerna med att Tyskland behöver en heltäckande, balanserad energimix.
Men efter mars 2011 ändras beslutet igen och man beslutar istället att omedelbart stänga åtta reaktorer. Resterande reaktorerna fasas ut till och med 2022.
Även i andra länder var påverkan på kärnkraften omfattande. I Kina stoppades alla godkännanden av nya anläggningar under två år för att utvärdera erfarenheter från olyckan i Fukushima Daiichi.
Svenska stresstester
Samtidigt med de dramatiska händelserna i Fukushima Daiichi är det tidig förmiddag i Sverige och Jan Hanberg sitter i ett konferensrum. Han är enhetschef för det som kallas systemteknik på Strålsäkerhetsmyndigheten. Förutom SSM sitter också Vattenfall i konferensrummet. På agendan står bland annat Vattenfalls planer på nya reaktorer.
Inom kort får Hanberg en central roll i arbetet med den nationella handlingsplanen som upprättas efter de stresstester som genomförs i Europa. Vattenfall pausar arbetet med nya reaktorer, även om det inte sker förrän i samband med regeringsskiftet 2014.
I en intervju berättar Jan Hanberg mer om stresstesterna och de nationella handlingsplanerna.
– Ordet ”stresstester” lånades egentligen från banksektorn efter finanskrisen 2008. Syftet med stresstesterna var att undersöka tåligheten vid extrema yttre händelser och långvariga bortfall av växelströmsmatning eller kylning. Man ville också undersöka tröskeleffekter och påverkan på samtliga reaktorer på samma plats vid en omfattande händelse.
Tröskeleffekter är stora effekter vid små förändringar, till exempel undersöks vid vilken havsnivå anläggningarna inte längre kan undvika härdsmälta.
– Stresstesterna genomfördes under 2011. Det var ett mycket intensivt arbete som sedan resulterade i de nationella handlingsplaner som lades fram under slutet av 2012. Därefter granskades handlingsplanerna länderna sinsemellan genom peer-review.
En stor del av handlingsplanerna var saker som myndigheten och kärnkraftsägarna i Sverige jobbat med sedan tidigare.
– Egentligen bestod mycket lärdomar av sådant som vi redan kravställt eller jobbat med under en tid. Det var i sin tur ett arbete som inleddes när slutdatumet 2010 togs bort för kärnkraften. Då kom ett stort kravpaket 2005 som bland annat hanterade extrem yttre påverkan, diversifiering och redundans. Det här ledde till omfattande säkerhetsmoderniseringar vid de svenska kärnkraftverken. Desto äldre reaktorer, desto mer omfattande var åtgärderna.
Enligt Hanberg var oberoende härdkylning, OBH, på väg att bli ett krav redan 2005, fast då under ett annat namn.
– Istället för att ta med det i de nya föreskrifterna 2005 beslutade vi att utreda det vidare. När Fukushima Daiichi-händelsen kom var utredningen i princip klar, men vi avvaktade då ett införande för att kunna ta tillvara erfarenheter från olyckan. Dessutom ville vi att tillståndshavarna skulle bli klara med säkerhetsmoderniseringarna.
Hanberg berättar att erfarenheterna från Fukushima pekade på ett större behov av uthållighet vid utdragna förlopp.
– Efter analysen var den största förändringen nog att man förlängde tiden för olika analyser. Från att tidigare ansätta 24 timmar förlängdes kravet till att anläggningarna måste kunna klara 72 timmar utan tyngre transporter och utan yttre nät. Den förändringen ledde framförallt till krav på större tillgängliga vattenmängder för kylning av härden. Men det ledde även till utvecklade krav kring oberoendet på elkraftsidan. Bland annat för att klara störningar som letar sig in i anläggningen från yttre nät.
Det är oklart vad nästa omfattande förändringar kommer att bli i framtiden, men Hanberg berättar att det fortfarande finns flera omfattande paket som myndigheten arbetar med.
– Nu ska vi först rapportera till ENSREG, European Nuclear Safety Regulators Group, att den nationella handlingsplanen har genomförts, vi är klara med den. Sen arbetar vi framförallt med att slutföra det nya föreskriftspaketet, vilket är ett väldigt omfattande arbete.
Efter det kommer det kanske bli en förändring i myndighetens fokus.
– Från 2006 och fram till idag har vi haft stort fokus på anläggningsändringar. Bland annat att granska anläggningsändringar kopplat till säkerhetsmoderniseringar, effekthöjningar och nu senast den nationella handlingsplanen. Framöver kanske vi kommer jobba mer med riktade tillsynsinsatser, bland annat kopplade till inrapporterade händelser. Vi ser också att säkerhetskultur är ett viktigt område, där har vi släppt en stor rapport om säkerhetskultur i en nationell kontext. Det arbetet kommer vi säkert att fortsätta med i någon form.
Begränsade konsekvenser, men stor påverkan
Kärnkraftsolyckan i Fukushima Daiichi har haft stor påverkan på kärnkraften globalt och inte minst i arbetet med kärnkraftssäkerhet. Den visade på vikten av en god säkerhetskultur, uthållig motståndskraft i både anläggningar och organisationer samt av att kunna ifrågasätta även etablerad kunskap. Men den har även visat på brister i hanteringen i efterspelet av olyckan.
På Strålsäkerhetsdagen 2021, en konferens anordnad av SSM, påpekar Agneta Rising att det finns lärdomar som man inte lyckats ta till sig. Rising är före detta chef för World Nuclear Association, WNA, och framhäver att flera lärdomar missats vad gäller evakueringen, stigmatiseringen och behandlingen av människor efter olyckan.
Risings uttalande stöds av det faktum att olyckan hade ytterst begränsade konsekvenser för människors hälsa. En rapport från FN: s vetenskapliga kommitté för effekterna av atomstrålning, UNSCEAR, konstaterar att inga strålningsrelaterade hälsoeffekter förväntas kunna observeras. Däremot finns konsekvenser av evakueringen och förändrade livssituationer. Inom det området finns fortfarande erfarenheter att ta tillvara på.